Replicacio, reparacion y recombinacion celular

Replicación, Reparación y Recombinación de ADN

Replicación del ADN

Proceso mediante el cual se mantiene la perpetuidad e integridad del genoma celular generación tras generación.

Se lleva a cabo mediante la acción directa de enzimas como la DNA polimerasa

Estas enzimas son muy exactas en cuanto a la duplicación de las hebras de polinucleótidos así como también en el control de errores mediante un sistema de reparación

Se presenta en cada proceso de división celular. Es un proceso rápido y meticuloso. (Duplicación de 1000 nucleótidos/seg.)

Cada cadena de la doble hélice del ADN actúa a como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.

Este copiado de las cadenas de doble hélice debe ser rápido y preciso, ya que el ciclo de replicación de miles de millones de pares de bases nitrogenadas se lleva a cabo en alrededor de 8 hrs.

Replicación Conservadora

El ADN está formado por dos cadenas originales de polinucleótidos de las cuales cada una de ellas pasa directamente a la célula hija conservándose.

Cada cadena original de polinucleótidos forma una cadena complementaria sintetizada, la cual pasa una de ellas a cada célula hija.

Apareamiento de Bases

Debido a que la cadena (S o S’) del modelo de doble hélice participa como cadena molde en la cual A-T y G-C, necesita interactuar con una cadena nueva o complementaria recién formada lo cual permite ese apareamiento a nivel del modelo de doble hélice duplicado

Replicación del ADN

Se inicia por la acción de proteínas iniciadoras

Estas se unen al ADN e inician la separación de las cadenas de polinucleótidos rompiendo los puentes de hidrogeno que unen a las bases nitrogenadas.

Las posiciones iniciales de separación de las cadenas de ADN se llaman orígenes de replicación, que son regiones que abarcan unos 100 pares de bases y es la zona de atracción hacia las proteínas iniciadoras

Genoma Humano

10,000 orígenes de replicación por lo cual la replicación del ADN es rápido y multifocal (que se establece en diversas regiones de la doble hélice)

Comparado con el genoma bacteriano que está formado por una sola molécula de ADN (millones de pares de nucleótidos) y solo contiene un solo origen de replicación

Una vez que la proteína iniciadora se une al ADN en el origen de replicación y abre localmente la doble hélice, se atrae un grupo de proteínas, enzimas y cebadores que se encargan del proceso de replicación del ADN formándose regiones de replicación proteica u horquillas de replicación.

Primasas RNA polimerasa

Tienen como función la formación de segmentos cortos de RNA (10 nucleótidos) empleando la cadena molde u original que posteriormente será reemplazado por ADN

ADN polimerasa

Sintetiza ADN nuevo o complementario utilizando como molde a la cadena original o inicial

Ligasas

Unen los fragmentos cortos de ADN para formar la cadena de polinucleótidos nueva o complementaria

Nucleasas

Rompen y separan los cebadores o fragmentos de ARN

Polimerasas reparadoras

Reemplazan el ARN por ADN utilizando los fragmentos de Okazaki

Enzima ADN ligasa

Une el extremo 5’ fosfato al extremo 3’ hidroxilo entre las cadenas (molde u original y la complementaria o nueva)

Helicasas

Emplean energía de la hidrólisis del ATP para separar o desarrollar la doble hélice

Proteínas de unión a la cadena simple

Se unen al ADN de la cadena simple evitando que los pares de bases se reformen manteniendo estirada la cadena

Proteína de abrazadera deslizante

Mantiene a la DNA polimerasa en la cadena durante la síntesis de fragmentos de ADN

Proteína cargadora de la abrazadera

Hidroliza ATP necesario para el rompimiento de puentes de hidrogeno por la helicasa

Topoisomerasa

Impide que las cadenas separadas o elongadas regresen a la posición de doble hélice

Replicación del ADN:

Mecanismo que permite al ADN duplicarse

Mecanismo semiconservador:

Es un mecanismo secuencial y bidireccional.

Las dos cadenas de ADN molde u originales, al separarse sirven de molde cada una para la síntesis de una cadena complementaria o nueva, por lo cual cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original.

Primero se forman zonas u orígenes de replicación en la doble cadena

Posteriormente se forman estructuras de replicación u horquillas en las que se sintetizan dos cadenas en ambos sentidos (3’-5’/5’-3’)

Formación de Orígenes de Replicación:

Se establece la interacción entre un grupo de proteínas iniciadoras que se une al ADN y separan las cadenas de la doble hélice en puntos específicos. Por el rompimiento de los puentes de hidrogeno a nivel de un grupo selecto de pares de bases.

Las cadenas simples expuestas, actúan como molde para el copiado del ADN

Formación de Horquillas de Replicación:

Se establece por la interacción a nivel de los orígenes de replicación con proteínas y enzimas específicas que promueven el mecanismo.

Se forman 2 horquillas de replicación a nivel de cada origen, moviéndose desde el origen en direcciones opuestas durante la replicación del ADN (100 pares de nucleótidos por segundo)

Iniciación:

Mediante la activación energética por e ATP a partir de la proteína cargadora de la abrazadera, la HELICASA rompe los puentes de hidrogeno que unen a los pares de bases separando las cadenas de la doble hélice.

Adicionalmente actúan:

-Las Proteínas de unión a la cadena simple, las cuales estabilizan el ADN monocatenario, evitando que este se enrolle, permitiendo que la cadena sirva de molde

-Las Topoisomerasas que son un tipo de enzimas que evitan superenrollamientos de la doble cadena por el avance de las helicasas

Elongación:

La enzima ADN Polimerasa (DNAp III) inicia la síntesis de fragmentos cortos de nucleótidos en un sentido bidireccional, fusionándose en el momento que ambos complejos interactúan.

Para que la DNA polimerasa pueda iniciar la adición específica de nucleótidos en los segmentos de AND, es necesario que la RNA primasa catalice la formación de un segmento corto de ARN cebador, que indicara el punto de inicio de la actividad de la DNA polimerasa.

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